Onde gravitazionali: cosa sono e come sono state scoperte

Di Chiara Casalin.

Gli scienziati hanno rilevato le onde gravitazionali prodotte dalla fusione di due buchi neri. Ecco cosa sono e come questa scoperta cambia il modo di osservare l’universo

ONDE GRAVITAZIONALI – L’11 febbraio 2016 gli scienziati delle collaborazioni LIGO e VIRGO hanno annunciato in due conferenze stampa simultanee (una a Washington e una a Cascina, in provincia di Pisa, dove ha sede l’interferometro VIRGO) di aver osservato per la prima volta in modo diretto le onde gravitazionali, cioè delle perturbazioni dello spazio-tempo che sono state generate dalla fusione di due buchi neri avvenuta un miliardo e mezzo di anni fa, quando sulla Terra comparivano le prime cellule evolute in grado di usare l’ossigeno.
La rilevazione di queste onde conferma una previsione della teoria della relatività generale formulata da Einstein 100 anni fa, nel 1915, e apre una finestra per osservare l’universo in un modo nuovo.

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ONDE GRAVITAZIONALI, COSA SONO – Le onde gravitazionali sono delle increspature dello spazio tempo che vengono generate da violenti cataclismi cosmici e che si propagano nell’universo alla velocità della luce. Queste forse erano state ipotizzate da Einstein, ma fino ad adesso si pensava fossero troppo deboli per essere osservate.
Secondo quanto descritto nel comunicato stampa diramato dall’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare: “le onde gravitazionali rivelate sono state prodotte nell’ultima frazione di secondo del processo di fusione di due buchi neri, di massa equivalente a circa 29 e 36 masse solari, in un unico buco nero ruotante più massiccio di circa 62 masse solari: le 3 masse solari mancanti al totale della somma equivalgono all’energia emessa durante il processo di fusione dei due buchi neri, sotto forma di onde gravitazionali. I due buchi neri, prima di fondersi, hanno spiraleggiato, per poi scontrarsi a una velocità di circa 150.000 km/s, la metà della velocità della luce.” (vedi immagine qui sottto).

SCOPERTA ONDE GRAVITAZIONALI – Le onde gravitazionali sono state rilevate contemporaneamente da due interferometri gemelli LIGO il 14 settembre 2015, alle 10:50:45 italiane (09:50:45 UTC). I due interferometri, che sono rilevatori molto potenti posizionati a migliaia di chilometri di distanza tra loro (uno a Livingston, il Louisiana, e uno a Hanford, nello stato di Washington), hanno registrato l’arrivo delle onde gravitazionali entro una finestra temporale di 10 millisecondi.
I dati registrati dagli interferometri LIGO sono stati analizzati dalle collaborazioni scientifiche LIGO (che include la Collaborazione GEO600 e l’Australian Consortium for Interferometric Gravitational Astronomy) e da VIRGO, collaborazione scientifica che fa capo allo European Gravitational Observatory (EGO), fondato dall’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN) italiano e dal Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) francese.

ONDE GRAVITAZIONALI, SCOPERTA - Antonio Masiero, vicepresidente dell’INFN e vicepresidente del Council di EGO, ha dichiarato: “Questa straordinaria scoperta apre un'emozionante finestra sull'universo. Da oggi, le onde gravitazionali si aggiungono ai messaggeri cosmici che già studiamo, come i fotoni e i neutrini di alta energia, i raggi cosmici e l’antimateria”. “L'astronomia gravitazionale è una nuova affascinante frontiera dell'incessante esplorazione cosmica che vede da sempre l'INFN in prima linea".
L’osservazione delle onde gravitazionali conferma l‘esistenza di sistemi binari di buchi neri di massa stellare, ma non solo. Queste onde diventano un nuovo strumento per osservare l’universo e potrebbero rivelarci aspetti che fino ad adesso erano rimasti inaccessibili.

Di seguito potete vedere l’infografica di Centimetri sulla scoperta delle onde gravitazionali (per vederla in PDF cliccate qui) mentre cliccando qui potete leggere il comunicato stampa dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare sulla scoperta.

(Images courtesy of Centimetri)